новая папка / mami_auto122
.pdfВ. В. Ломакин, Ю. Ю. Покровский, И. С. Степанов, О. Г. Гоманчук
БЕЗОПАСНОСТЬ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
Под общей ред. В.В. Ломакина
Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебника для студентов, обучающихся по специальности «Автомобиле- и тракторостроение»
Москва 2011
УДК 629.113/.115: 658.382.015.12: 331.101.1
Ломакин В. В., Покровский Ю. Ю., Степанов И. С., Гоманчук О. Г. Безопасность автотранспортных средств: Учебник для вузов. / Под общ. ред. В.В. Ломакина. – М: МГТУ «МАМИ», 2011. – 299 с.
Рассмотрены конструктивные особенности современных автомобилей, непосредственно влияющие на активную, пассивную и экологическую безопасность автотранспортных средств. Разобраны вопросы нормативного обеспечения безопасности автомобилей, приведены примеры использования современных достижений науки в их конструкциях.
Предназначено для студентов и аспирантов, обучающихся на автомобильных специальностях, а также может быть использовано инженерно-техническими работниками автомобильной промышленности и автомобильного транспорта.
Рецензенты: Засл. деятель науки РФ, д.т.н., проф. В.М. Шарипов; д.т.н., проф. Г.И. Гладов
©Ломакин В.В.,Покровский Ю. Ю., Степанов И. С., Гоманчук О. Г.
©Издательство МГТУ «МАМИ», 2011
2
ВВЕДЕНИЕ
В развитии экономики любой страны огромную роль играет автомобильный транспорт. Высокие темпы автомобилизации в последние десятилетия объясняются большей, в сравнении с другими транспортными средствами (далее — ТС), эффективностью и возможностью автономной (независимой от других видов транспорта) работы и мобильностью автомобиля. Как следствие, парк автомобилей и объем перевозок грузов и пассажиров автомобильным транспортом растет значительно быстрее, чем на других видах транспорта.
Ежегодно в мире выпускается около 55 млн автомобилей, из них 45 млн легковых, что обеспечивает прирост мирового парка автомобилей, на 15...18 млн единиц в год. В Российской Федерации производится около 1 млн автомобилей и импортируется около 500 тыс. автомобилей в год. В настоящее время мировой парк автомобилей составляет более 600 млн единиц, из которых примерно 80% — легковые автомобили. Увеличение автомобильного парка приводит к повышению интенсивности движения, росту загруженности дорог автомобилями (в наиболее развитых странах интенсивность движения составляет 20...40 автомобилей, а загруженность дорог — 250...650 тыс. автомобилей на 1 км протяженности дорог) и росту числа автомобилей, приходящихся на 1 000 жителей (в развитых странах составляет 300…600 автомобилей, в Российской Федерации — 150...180.
Однако наряду с положительной ролью, которую автомобильный транспорт играет в развитии экономики, существуют и негативные факторы, связанные с процессом автомобилизации (например, загрязнение окружающей среды, возникновение градостроительных проблем, связанных с обустройством городских улиц и дорог для проезда транспорта и выделением площадок для стоянок транспортных средств, рост дефицита нефтепродуктов и т.д.). К числу наиболее отрицательных факторов, обусловленных автомобилизацией относятся дорожно-транспортные происшествия (ДТП), их последствия, характеризующиеся ранением и гибелью людей, материальным ущербом от повреждения транспортных средств, грузов, дорожных или иных сооружений, выплатой пособий по инвалидности и временной нетрудоспособности, а также отрицательное влияние на окружающую среду, вызывающее неизбежное ухудшение экологической обстановки.
Несмотря на осуществляемые мероприятия по предотвращению вероятности ДТП, ежегодно в мире на дорогах погибает более 500 тыс. и получают ранения около 10 млн человек. В Российской Федерации в результате ДТП ежедневно погибает около 90 человек. Автомобильный транспорт является наиболее опасным из всех видов транспорта.
Материальный ущерб от ДТП в экономически развитых странах достигает 10 % годового национального дохода.
3
Следовательно, решение проблемы повышения безопасности дорожного движения (БДД) имеет большую социальную и экономическую значимость и является одной из кардинальных проблем автомобилизации.
На безопасность дорожного движения оказывает влияние большое число факторов. Для удобства изучения все эти факторы условно делят на четыре взаимосвязанные части (водитель, автомобиль, дорога, среда) и рассматривают как элементы единого комплекса (ВАДС).
Обеспечить БДД или безопасность комплекса ВАДС — значит добиться минимально возможного числа ДТП и числа пострадавших в условиях автомобилизации: роста числа автомобилей и увеличения скоростей движения.
Конечной целью обеспечения безопасности комплекса ВАДС является создание и эксплуатация высокоэффективных транспортных систем на основе рационального использования возможностей человека и технических средств с минимальным негативным воздействием последних.
В настоящем учебнике рассмотрена одна из составляющих системы ВАДС - конструктивная безопасность автомобиля.
Конструктивная безопасность автомобиля представляет собой сложное его свойство. Для удобства изучения отдельных аспектов ее делят на активную, пассивную, послеаварийную и экологическую.
Активная безопасность автомобиля – свойство автомобиля предотвращать дорожно-транспортное происшествие (снижать вероятность его возникновения). Активная безопасность проявляется в период, соответствующий начальной фазе ДТП, когда водитель в состоянии изменить характер движения автомобиля.
Активную безопасность ТС определяют следующие его свойства:
-компоновочные параметры автомобиля (габаритные и весовые);
-тяговая динамичность;
-тормозные свойства;
-устойчивость;
-управляемость;
-информативность;
-оборудование рабочего места водителя, его соответствие требованиям эргономики.
-надежность транспортных средств, их комплектующих и элементов
оборудования, влияющих на вероятность возникновения ДТП. Важными факторами активной безопасности автомобиля является
обзорность дороги водителем через ветровое стекло и зеркала заднего вида, удобство размещения водителя на сиденье, защищенность его от вибраций и шума, характеристики микроклимата, доступность и удобство пользования органами управления, обзорность и информативность панели приборов, и многое другое (рис.В.1).
4
Рис. В.1. Структурная схема активной безопасности автомобиля
Пассивная безопасность автомобиля — свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП. Пассивная безопасность проявляется в период, когда водитель, несмотря на принятые меры безопасности, не может изменить характер движения автомобиля и предотвратить дорожнотранспортное происшествие (кульминационная фаза ДТП). Различают внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм пассажиров, водителя и обеспечивающую сохранность грузов, перевозимых автомобилем, и внешнюю безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения.
Послеаварийная безопасность автомобиля — свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий дорожно-транспортного происшествия после его остановки (конечная фаза ДТП). Это свойство характеризуется возможностью быстро ликвидировать последствия происшествия и предотвращать возникновение новых аварийных ситуаций.
Пассивная безопасность тесно взаимосвязана с послеаварийной безопасностью ТС и обычно их рассматривают совместно.
Структурная схема элементов пассивной безопасности автомобиля представлена на рис. В.2.
5
Рис. В.2. Структурная схема пассивной безопасности автомобиля
На рис.В.3 условно показана динамика изменения уровней безопасности комплекса «Водитель-Автомобиль-Дорога-Среда» в различных фазах дорожно-транспортного происшествия.
Рис. В.3. Динамика изменения уровней безопасности комплекса «ВАДС» в различных фазах дорожно-транспортного происшествия: 1 - уровень активной безопасности; 2 - уровень пассивной безопасности; 3 - уровень послеаварийной безопасности.
6
Экологическая безопасность автомобиля — свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе его нормальной эксплуатации. Таким образом, экологическая безопасность, проявляющаяся во время повседневной работы автомобиля, коренным образом отличается от перечисленных выше трех видов безопасности, которые выявляются лишь при дорожно-транспортном происшествии (явлении экстраординарном, хотя и распространенном).
Описанные выше виды безопасности рассматриваются изолированно один от другого, однако это делается лишь для простоты их изучения. В действительности все они связаны между собой, влияют один на другой, и не всегда можно провести четкую границу между отдельными видами безопасности. Так, например, хорошая тормозная система, позволяющая остановить автомобиль на коротком расстоянии, повышает вероятность предотвращения ДТП, улучшая активную безопасность автомобиля. Кроме того, чем эффективнее тормозная система, тем большее замедление автомобиля она обеспечивает на том же расстоянии. Следовательно, если даже не удастся предотвратить наезд или столкновение, то вероятная тяжесть последствий ДТП все же будет меньше, т.е. повысится пассивная безопасность. Замки автомобильных дверей должны выдерживать большие перегрузки, не открываясь, чтобы предотвратить выпадение пассажиров при ДТП (пассивная безопасность). Вместе с тем они не должны заклиниваться и препятствовать эвакуации пострадавших из автомобиля (послеаварийная безопасность).
Безопасность транспортных средств как источников возникновения ДТП в большой степени определяет БДД в целом.
Конструкция ТС в отличие от других составляющих комплекса ВАДС подвергается непрерывной модернизации, поэтому появляются практические возможности для достаточно оперативного внедрения мероприятий по повышению безопасности.
Предписания нормативных документов, регламентирующих технические требования, предъявляемые к транспортным средствам и методам их испытаний, положены в основу регламентации требований активной и пассивной безопасности, обеспечение соответствия которым является основной задачей сертификации.
Сертификация транспортных средств — это действие третьей стороны (независимой от производителей и потребителей продукции), доказывающее, что должным образом идентифицированная продукция — транспортные средства — соответствует определенным нормативным документам, составляющим нормативную базу сертификации.
Определение перечня нормативных документов, которые регламентируют технические требования к транспортным средствам, является важным этапом при создании системы сертификации.
В системе сертификации ТС нормативную базу могут составлять международные и национальные нормативные документы. В каждой системе сертификации устанавливается перечень нормативных документов для
7
обязательной и добровольной сертификации. Этот перечень обычно уточняется и пересматривается один раз в несколько лет, что обусловлено развитием сертификации.
Российская Федерация как договаривающаяся сторона Женевского Соглашения 1958 г., приложением к которому являются Правила ЕЭК ООН, приняла в качестве нормативных документов при сертификации транспортных средств международные (Правила ЕЭК ООН) и национальные стандарты (ГОСТы, ОСТы, РД), которые были положены в основу Системы сертификации механических транспортных средств и прицепов (ГОСТ Р).
Впринятом в Женеве 20 марта 1958 г. «соглашении о принятии единообразных технических предписаний для колесных транспортных средств, предметов оборудования и частей, которые могут быть установлены и/или использованы на колесных транспортных средствах, и об условиях взаимного признания официальных утверждений, выдаваемых на основе этих предписаний» определено, что термин «колесные транспортные средства, предметы оборудования и части» включает в себя любые колесные транспортные средства, предметы оборудования и части, характеристики которых оказывают влияние на безопасность дорожного движения и охрану окружающей среды.
Таким образом, Правила ЕЭК ООН, являющиеся приложением к Соглашению 1958 г. в качестве нормативных документов, устанавливают уровень конструктивной безопасности колесных транспортных средств (легковых и грузовых автомобилей и их прицепов, автобусов, мопедов и мотоциклов, тракторов) и оказывают непосредственное влияние на безопасность дорожного движения и экологическую безопасность.
Внастоящее время принято свыше 120 Правил ЕЭК ООН и пять проектов Правил находятся в процессе разработки и подготовки к принятию.
Правила ЕЭК ООН, регламентирующие требования, предъявляемые непосредственно к легковым и грузовым автомобилям, автобусам, их полуприцепам и прицепам (их общее число свыше 90), можно подразделить по следующим признакам безопасности:
• активная безопасность (число Правил 44 или 49 % от общего числа);
• пассивная безопасность (23 или 26 %);
• экологическая безопасность (14 или 15 %);
• общие предписания безопасности (9 или 10 %).
Нормативы, регламентирующие активную безопасность, можно классифицировать на три группы:
• предписания по обеспечению безопасной кинематики и динамики ТС (т. е. ходовые свойства);
• предписания по информационному обеспечению;
• предписания, косвенно влияющие на активную безопасность. Предписания, регламентирующие отдельные свойства активной
безопасности, определены следующими Правилами ЕЭК ООН: ходовые свойства:
• тормозные свойства (Правила № 13, 13-Н, 90);
8
•шины и колеса (Правила № 30, 54, 64, 108, 109);
•органы управления, управляемость и устойчивость (Правила № 35, 79, ОСТ 37.001.471-88, ОСТ 37.001.487-89, РД 37.001.005-86);
•сцепные устройства (Правила № 55, 102);
информационное обеспечение:
•обзорность (ГОСТ Р 51266-99);
•зеркала заднего вида и их установка (Правила № 46);
•стеклоочистители, стеклоомыватели (ГОСТ 18699 — 73 (с изменениями));
•система освещения и световой сигнализации: фары (Правила № 1, 5, 8, 19, 20, 31, 98, 99, 112, 113), лампы накаливания (Правила № 2, 37),
устройства световой сигнализации — габаритные огни, стоп-сигналы, указатели поворота и др. (Правила № 3, 4, 6, 7, 23, 38, 77, 87, 91), опознавательные и предупреждающие знаки (Правила № 27, 65, 69, 70, 104), установка устройств освещения и световой сигнализации (Правила № 48), устройства очистки фар (Правила № 45), система сигнализации (Правила №
97);
•звуковые сигнальные приборы и их установка (Правила № 28);
•устройства измерения и ограничения скорости (Правила № 39, 68,
89).
Предписания, регламентирующие свойства пассивной безопасности, можно разделить условно на две группы: для внутренней и внешней ПБ.
Кроме того, предписания по ПБ, в частности, Правила ЕЭК ООН, можно разделить на условные группы:
•защитные удерживающие системы — ремни безопасности (РБ), детские удерживающие системы (ДУС), надувные защитные системы (НЗС), так называемые подушки безопасности (Правила № 16, 44, 114 соответственно);
•безопасность внутреннего оборудования (Правила N° 11, 12, 14, 17, 21, 25, 34, 80);
•прочность кузова ТС (Правила № 29, 32, 33, 66, 94, 95);
•внешняя травмобезопасность ТС, что актуально для других
участников дорожного движения (Правила № 26, 42,-58 61 73, 93). Предписания, регламентирующие отдельные виды воздействия ТС на
экологию, можно сгруппировать следующим образом:
•уровень шума (Правила № 51, 59, ГОСТ Р 51616 — 2000);
•выбросы отработавших газов (Правила № 15, 24, 49, 83, 103, ОСТ
37.001.070-94, ГОСТ 12.1.005-88, РД 37.052.154-95, ОСТ 37.001.052-87, ОСТ 37.001.066-85);
•экономия энергии (Правила № 67, 84, 85, 100, 101);
•прочие вредные воздействия (ГОСТ Р 50993 — 96, ОСТ 37.001.24886 (с изменениями), ГОСТ 15150-69 (с изменениями), ОСТ 37.001.481-88,
ОСТ 37.001.482-88, ГОСТ Р 50992-96).
Общие предписания безопасности к конструкции транспортных средств совмещают в себе требования и активной, и пассивной безопасности,
9
они изложены в Правилах № 36, 52 (Автобусы), 105 (Транспортные средства для перевозки опасных грузов), 107 (Двухэтажные автобусы).
Настоящий учебник написан авторами на основе собственного опыта преподавания с учетом результатов проведенных ими исследований в области безопасности автотранспортных средств, а также на основе обобщения материалов многочисленных публикаций, прежде всего тех, которые изданы нашими уважаемыми коллегами, работающими в ведущих вузах Москвы, С.-Петербурга и других городов Российской Федерации.
Учебное пособие написано авторским коллективом, в состав которого вошли: Покровский Ю. Ю. (разд. 1.7 – 1.11 главы 1, разд. 2.1 – 2.2 главы 2), Гоманчук О. Г. (разд. 1.1 – 1.6 главы 1), Степанов И. С. (разд. 2.3-2. главы 2), Ломакин В. В. (глава 3),общее редактирование учебника произведено В.В.Ломакиным.
Авторы благодарят аспиранта ТулГУ Власова М. Ю. за помощь, оказанную в подборе иллюстрации и оформлении текста рукописи.
10